Год: 2022

Ki-67и Сурвивин (BIRC5) как биомаркеры прогрессии и рецидивирования мышечно- неинвазивного рака мочевого пузыря

Павлов А.Ю., Дзидзария А.Г., Боженко В.К., Гафанов Р.А., Мирзаханов Р.И., Узденов Р.А. Солодкий В.А.

#BIRC5 #KI-67 #мышечно-неинвазивный рак #уротелиальный рак
Сведения об авторах

Солодкий Владимир Алексеевич – академик РАН, профессор, директор ФГБУ «Российский научный центр Рентгенорадиологии» Минздрава России, SPIN-код: 9556- 6556, Author ID: 440543.

Павлов Андрей Юрьевич – д.м.н., профессор, заместитель директора по научно лечебной работе ФГБУ “Российский научный центр Рентгенрадиологии” МЗ РФ;

 https://orcid.org/0000-0002-2905-7735

E-mail: pavlovdetur@mail.ru

Дзидзария Александр Гудисович – к.м.н., заведующий онкоурологическим отделением ФГБУ “Российский научный центр Рентгенорадиологии” МЗ РФ;

https://orcid.org/0000-0001-5789-375X

E-mail: dzidzariamd@gmail.com

Боженко Владимир Константинович – д.м.н., профессор, заведующий отделом молекулярной биологии и экспериментальной терапии опухолей

Мирзаханов Рамиль Ирекович – врач-уролог, аспирант ФГБУ “Российский научный центр Рентгенорадиологии” МЗ РФ; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9739-4744

Узденов Расул Анзорович – врач-уролог отделения онкоурологии ФГБУ “Российский научный центр Рентгенорадиологии” МЗ РФ;

Для корреспонденции

Гафанов Рустем Айратович, к.м.н., старший научный сотрудник отделения онкоурологии ФГБУ «РНЦРР» МЗ РФ, Адрес: 117485, Россия, Москва, ул. Профсоюзная, д. 86

E-mail: docgra@mail.ru

https://orcid.org/0000-0002-7592-0392

Резюме

Очень часто прогноз пациентов с мышечно-неинвазивным раком мочевого пузыря не совпадает с нашими ожиданиями построенными на основе клинико-морфологических признаках агрессивности опухоли. Причиной данных расхождений может является молекулярно-генетическая гетерогенность опухоли, определяющая механизмы прогрессии и рецидивирования. До настоящего времени в рутинной практике при выборе метода лечения неинвазивного рака мочевого пузыря, вида адъювантного лечения (вид, схема и сроки) не учитываются данные молекулярно-генетического разнообразия ткани опухоли. Мы исследовали маркеры активности пролиферации в ткани рака мочевого пузыря для прогнозирования рецидивирования при мышечно неинвазивном раке.

Ключевые слова: Ki67, BIRC5, молекулярно-генетические маркёры, уротелиальный рак, мышечно-неинвазивный рак.

Ki-67 and Survivin (BIRC5) as biomarkers of progression and recurrence of non-muscle invasive bladder cancer

Pavlov A.Y., Dzidzaria A.G., Bozhenko V.K., Gafanov R.A. Mirzakhanov R.I., Uzdenov R.A., Solodkiy V.A.,

Federal State Budgetary Institution Russian Scientific Center of Roentgenoradiology (RSCRR) of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation Russian Scientific Center of Roentgenoradiology, 117997 Moscow, Profsoyuznaya str., 86

Authors

Solodkiy Vladimir Alekseevich - Academician of the Russian Academy of Sciences, Professor, Director of the Federal State Budgetary Institution "Russian Scientific Center for Radiology" of the Ministry of Health of Russia, SPIN-code: 9556-6556, Author ID: 440543.

Pavlov Andrey Yuryevich – Doctor of Medical Sciences, Professor, Deputy Director for Scientific and Medical Work of the Federal State Budgetary Institution “Russian Scientific Center for Radiology” of the Ministry of Health of the Russian Federation;

Dzidzaria Alexander Gudisovich – Candidate of Medical Sciences, Head of the Oncourological Department of the Federal State Budgetary Institution “Russian Scientific Center for Radiology” of the Ministry of Health of the Russian Federation;

Bozhenko Vladimir Konstantinovich – Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of the Department of Molecular Biology and Experimental Tumor Therapy Federal State Budgetary Institution “Russian Scientific Center for Radiology” of the Ministry of Health of the Russian Federation;

Gafanov Rustem Ayratovich - Candidate of Medical Sciences, Senior Researcher of the Department of Oncourology, Federal State Budgetary Institution “Russian Scientific Center for Radiology” of the Ministry of Health of the Russian Federation;

Mirzakhanov Ramil Irecovich – postgraduate student; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9739-4744

Abstract

Very often, the prognosis of patients with non-muscle-invasive bladder cancer does not match our expectations based on clinical and morphological signs of tumor aggressiveness. The reason for these discrepancies is the molecular genetic determination of progression and relapse.

Alas, to this day, in routine practice, when choosing a treatment method for non-invasive bladder cancer, the type of adjuvant treatment (type, scheme and timing), gene expression data in tumor tissues are not taken into account. New diagnostic algorithms based on molecular genetic diagnostics will make it possible to additionally assess risks and apply personalized approaches in the treatment of patients with non-muscle-invasive bladder cancer.

Key words: Ki67, BIRC5, molecular genetics, urothelial cancer, non-muscle invasive cancer.

Введение

По последним литературным данным, мышечно-неинвазивная форма уротелиального рака характеризуется очень большой мутационной нагрузкой по частоте сравнимой с частотой при меланоме [1]. Современные лечебно-диагностические алгоритмы в различных направлениях онкологии все больше и глубже сопряжены с пониманием молекулярно- генетического профиля опухолевой ткани. Только генетически-детерминированная персонификация позволяет значительно повышать качество проводимого лечения.

Большая часть первичных опухолей мочевого пузыря обладают низкой степенью злокачественности, ограничены слизистой оболочкой и часто рецидивируют после трансуретральных резекций. Однако до 30% мышечно-неинвазивных видов рака мочевого пузыря (МНИРМП) демонстрирует прогрессию заболевания до инвазивной стадии или переход в более высокую степень морфологической злокачественности [2].

Хорошо известные факторы риска рецидива РМП включают количество и размер опухолевых поражений, наличие сопутствующей карциномы in situ (CIS), количество рецидивов, стадию T в соответствии с классификацией TNM, гистопатологическую степень опухоли, пол и возраст. [3] На основе выбранных факторов риска были разработаны прогностические таблицы для определения риска повторного развития НМИРМП; однако, как показали более поздние анализы, они переоценивают риск рецидива у некоторых групп пациентов. Добавление новых элементов в существующие факторы риска рецидивирования может повысить точность и, в то же время, увеличить возможности использования прогностических моделей.

По данным зарубежной литературы, отмечена корреляция между экспрессией Ki-67 и стадией РМП, а также со степенью злокачественности опухоли. Ряд авторов показали, что наличие высокой экспрессии Ki-67 коррелирует с плохим прогнозом [4,5].

Также многие зарубежные исследователи показали, что химиорезистентность РМП индуцируется сверхэкспрессией набора генов, связанных с ингибированием апоптоза [6]. Среди этих генов сурвивин привлекает большое внимание как один из наиболее актуальных. Это ингибитор белка апоптоза (IAP), участвующего во многих клеточных реакциях на стресс, представленный в различных субклеточных компартментах. Сурвивин почти не обнаруживается в здоровых взрослых клетках, в то время как гиперэкспрессируется в фетальной и опухолевой ткани [7,8]. Четко доказана его связь с развитием самых разных видов рака, таких как карциномы толстой кишки, рак молочной железы, ретинобластомы, саркомы и лейкемии [7, 9,10,11].

В соответствии с вышеизложенным, целью нашего исследования является подтверждение прогностической ценности Ki-67 и сурвивина (BIRC5) в рецидивировании и агрессивности мышечно-неинвазивного рака мочевого пузыря в исследуемых группах.

Материалы и методы исследования.

В исследование вошло 234 пациента, получавших специализированное лечение на базе ФГБУ РНЦРР с 2017 по 2020 годы. Пациенты были разделены на три группы, группа первичных пациентов (n=83) с первичным мышечно-неинвазивным раком мочевого пузыря, пациенты после специализированного лечения мышечно-неинвазивного рака мочевого пузыря (n=81) и пациенты без уротелиального рак (МКБ, ДГПЖ, рак иной локализации). (n=70).

Лечение первой исследовательской группы пациентов было выполнено согласно клиническим протоколам РНЦРР МЗ РФ, подразумевающим забор биопсии из опухоли и неизмененной ткани мочевого пузыря с использованием эндоскопической фотодинамической диагностики с одновременной трансуретральной резекцией (ТУР) стенки мочевого пузыря с опухолью, а также проведение внутрипузырной химиотерапии препаратами доксорубицин или митомицин, далее контрольные цистоскопии выполнялись каждые три месяца в течение года.

У всех пациентов произведено определение уровня экспрессии мРНК генов методом полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР). [14]

В последующем произведен сравнительный анализ транскрипции генов:

  1. В ткани опухоли в зависимости от клинико-морфологических характеристик заболевания, результатов лечения.
  2. В морфологически-неизмененной ткани мочевого пузыря у пациентов с МНИРМП.
  3. В ткани мочевого пузыря у пациентов с пролеченным МНИРМП, находящихся под динамическим наблюдением.
  4. В ткани мочевого пузыря у пациентов с гиперплазией предстательной железы, аденомой предстательной железы, раком предстательной железы и другими онкологическими заболеваниями.

Морфологическое изучение материала проводилось в соответствии с Международной гистологической классификацией опухолей мочевого пузыря Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ).

Уровень мРНК определяли методом ОТ-ПЦР наборами фирмы ООО «ДНК технология» Россия согласно инструкции.

Статистическую обработку результатов исследования проводили в программе StatSoft STATISTICA 12.0 с использованием методов непараметрического анализа.

Расчет безрецидивной выживаемости выполнялся точным методом Kaplan-Maier, сравнение кривых выживаемости выполнялся методом Cox и Log-Rank.

Данные были проверены на нормальное распределение. Параметрические тесты использованы в соответствующих случаях. Значения P <0,05 считались статистически достоверными.

Результаты исследования.

Возраст в нашем исследование колебался от 20 лет до 91 года. При сравнении групп по возрастному составу выявлено, что в 1 группу вошли более возрастные пациенты, различия достоверны.

Таблица 1. Распределение пациентов по возрастам в группах.

Группы

Средний

 

возраст (лет)

Кол-во

 

больных

Ошибка

Возраст

 

мин

Возраст

 

макс

1

66,3

83

1,24

29,0

91,0

2

60,8*

81

1,42

22,0

91,0

3

58,4**

70

1,99

20,0

89,0

Всего

62,0

234

0,91

20,0

91,0

*- р=0,03; ** - р=0,002

Таблица 2. Распределение пациентов в зависимости от степени дифференцировки опухоли.

Группы

Степень дифференцировки

Всего

G1

G2

G3

1

47 (56,6%)

2 (2,4%)

34 (41%)

83

2

38 (46,9%)

3 (3,7%)

40 (49,3%)

81

Всего

85

5

74

166

Мы не получили достоверных различий в распределении по фактору дифференцировки рака в 1 и 2  группах. (р>0,05).

При лечении пациентов картина в мочевом пузыре оценивалась по параметрам оценки относящихся к факторам прогноза течения заболевания (количество очагов, размер первичной опухоли). Данные представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Группа

Количество очагов

Всего

1

2-7

≥8

1

71 (85,5%)

11 (13,3%)

1 (1,2%)

83

2

49 (60,5%)

19 (23,5%)

13 (16%)

81

Всего

120

30

14

164

Группа

Размер первичной опухоли

Всего

< 3см

≥ 3см

1

58 (69,9%)

25 (30,1%)

83

2

44 (54,4%)

37 (45,6%)

81

Всего

102

62

164

           

В 1 группе большее количество больных с единичным очагом, различия достоверные (p

<0,05). При сравнении по размерам первичной опухоли определена тенденция к большему количеству пациентов с размером первичной опухоли <3 см. Первая группа - 58 человек (69,9%) и 44 во второй (54,4%), однако различия недостоверные (p >0,05).

Таблица 4.

Группы

Курение

 

Всего

 

Есть

Нет

 

1

46 (55,4%)

37 (44,6%)

83

2

33 (40,7%)

48 (59,3%)

81

3

13 (18,6%)

57 (81,4%)

70

Всего

92

142

234

По нашим данным в опухолевой ткани мышечно-неинвазивного РМП и в слизистой оболочке мочевого пузыря без опухолевого роста (рак в анамнезе). Получено достоверное повышение в опухолевой ткани экспрессии ряда маркеров пролиферации. Первым исследованным нами маркером являлся Ki-67 (p <0,02).

При изучении опухолевых биомаркеров в качестве центральной характеристики брали медиану, в качестве меры разброса – квартили и применяли непараметрические методы анализа (например, критерий Краскела – Уоллиса, медианный тест). В таблице 5 представлены данные Ki-67 по медианам и квартилям.

Таблица 5. Данные измерения Ki-67 по группам

Группы

Кол-во

 

пациентов

Мин.

 

значение

Макс.

 

значение

Q25

Медиана

Q75

1

83

0

608,9

0

39,4

128,0

2

81

0

222,9

0

2*

7,2

3

70

0

247,3

0

7,7**

22,6

Всего

234

0

608,9

0

6,5

36,8

*- p <0,03; **-p <0,01

В 1 группе значение медианы равно 39,4, во 2 группе – 2, в 3 группе -7,7, полученные различия статистически значимы (p <0,05). По уровню экспрессии Ki-67 было разделение на 2 подгруппы.

 

Таблица 6. Распределение по уровню экспрессии Ki-67

Группы

Ki-67

Всего

Низкий

Высокий

1

24 (28,9%)

59 (71,1%)

83

2

44 (54,3%)

37 (45,7%)

81

3

22 (31,4%)

48 (68,6%)

70

Всего

90

144

234

*- р <0,0001

Нами определена тенденция к повышению количества образцов ткани с низким уровнем белка Ki-67 во 2 группе. 24 (28,9%) в первой, во 2 группе –54,3% и 31,4% в третьей. Данные по средним значениям среди повышенных значений показателя Ki-67 представлены в таблице 7. В группе 1 медиана 76,1 (во 2– 10,6, в 3– 14,7), различия достоверны (p

<0,0001).

Таблица 7. Данные изменения высокого уровня Ki-67 по группам.

Группы

Мин

 

значение

Макс

 

значение

Q25

Медиана

Q75

1

59

2,6

32

76,1

157,6

2

37

1,7

3,9

10,6*

26,9

3

48

1,0

7,6

14,7*

29,9

Всего

144

1,0

7,9

25,5

80,3

*- р <0,0001

Рисунок 1. Изменения медианы Ki-67 по группам

Из приведенных выше данных можно сделать вывод о достоверном повышении Ki-67 в группе 1, площадь под кривой составила 0,81±0,04.

Рисунок 2

Рисунок 2. ROC-кривые при экспрессии Ki-67

Расчеты показателей чувствительности (т.е. вероятность наличия рака) и показателя специфичности (т.е. пациент находится в ремиссии или мочевой пузырь без онкологии) представлены в таблице 8.

Таблица 8. Данные чувствительности и специфичности показателя Ki-67

Рисунок таблицы

*- p <0,0001

При сравнении групп по уровню Ki-67 в зависимости от характеристик опухоли, возраста, пола и клинических проявлений заболевания проявилась тенденция к повышению уровня данного показателя при наличии гематурии, при размерах опухоли ≥ 3, при появлении отделенных метастазов (полученные различия недостоверны). Таблица 9

Таблица 9. Зависимость экспрессии Ki-67 от клинических и анамнестических факторов

Гематурия

Ki-67

р

Кол-во

 

пациентов

Q25

Медиана

Q75

Есть

34

39,4

106,6

157,6

 

 

Р=0,09

Нет

25

25,1

50,2

115,4

Всего

59

32,0

76,1

157,6

Размер опухоли

 

<3см

45

24,3

71,0

132,5

 

 

Р=0,08

≥3см

14

87,4

144,7

215,3

Всего

59

32,0

76,1

157,6

Курение в анамнезе

 

Есть

53

32,0

93,7

215,6

 

 

Р=0,17

Нет

26

32,0

60,6

128,0

Всего

59

32,0

76,1

157,6

Другие статьи

Высокочувствительные и высокоспецифичные гены-маркеры мышечнонеинвазивного рака мочевого пузыря: Ki67, CCNB1, MYBL2, TPA, BIRC5

читать

Роль экспрессии мРНК генов MYBL2, TLR2 в рецидивировании мышечно - неинвазивного рака мочевого пузыря

читать

Определение роли лютеция - ПСМА и других препаратов, нацеленных на ПСМА, при раке предстательной железы

читать

Анализ безрецидивной выживаемости

На рисунке 3 представлен график безрецидивной выживаемости (БРВ) в зависимости от уровня экспрессии Ki-67. При Ki-67 £ 35 о.е. – медиана БРВ составила 13 месяцев, 1- летняя БРВ – 57,7 ± 8,1%, 2-х летняя – 39,8 ± 9,4% (р=0,02).

Рисунок 3. Безрецидивная выживаемость в зависимости от уровня экспрессии Ki67

Нами проведен многофакторный анализ сочетания BIRC5 и Ki-67 с безрецидивной выживаемостью.

Распределение пациентов с учетом уровня экспрессии белков относительно пороговых значений выглядело следующим образом: у 11-ти больных при BIRC5 £ 60 + Ki- 67 £ 35, т.е. уровни экспрессии ниже пороговых значений, медиана БРВ составила 40,7 месяцев, при 1-2-3-хлетней безрецидивной выживаемости – 80,2 ± 10,3%, 5-тилетняя БРВ – 40,1 ± 28,8%.

При повышении уровня экспрессии хотя бы одного из белков выше пороговых значений медиана БРВ – 18,7 месяцев. Эти данные представлены на рисунке 33, здесь пациенты разделены на 2 группы, в 1-ую вошли больные с низким уровнем экспрессии обоих онкомаркеров, во 2-ую - все остальные пациенты: BIRC5 высокий + Ki67 низкий; BIRC5 высокий + Ki-67 высокий; BIRC5 низкий + Ki-67 высокий.

При BIRC5 >60 + Ki-67> 35, т.е. имеет место высокий уровень экспрессии белков, медиана безрецидивной выживаемости 12,7 месяцев, 1-летняя БРВ – 54,2 ± 9,5%, 3-х летняя

– 19,2 ± 14,5%.

Медиана безрецидивной выживаемости в 1 группе составила 40,7 мес., во 2 – 13,7 мес. (р=0,024), 1-летняя БРВ – 55,1 ± 8,5%. Таким образом в каждом втором случае прогнозируется рецидив через 12 месяцев. Рисунок 4.

Рисунок 4. Безрецидивная выживаемость BIRC5 + Ki67

Обсуждение.

Ki-67 – это ядерный белок, связанный с транскрипцией рибосомной РНК и является маркером клеточной пролиферации [12]. Ki-67 гиперэкспрессируется в активно растущих опухолевых клетках и указывает на плохой прогноз заболевания.

Сурвивин, также известный как BIRC5 (baculoviral inhibitor of apoptosis repeat – containing 5) – металлопротеин, относится к семейству ингибиторов апоптоза. Его функцией считается блокирование процессов апоптоза. Ингибирует Bax- и Fas-зависимые сигнальные пути. Сурвивин экспрессируется в раковых стволовых клетках [13].

Выводы.

Таким образом, нами определена прогностическая роль и значимость Ki-67 и сочетания Ki-67 + BIRC5. С учетом приемлемой для медицинских исследований информативностью (>75%) по данным нашей работы Ki-67 и BIRC5 можно считать биомаркером агрессивности мышечно-неинвазивного РМП.

1. Seitz A.K., Christensen, L.L., Christensen, E. et al. Profiling of long non-coding RNAs identifies LINC00958 and LINC01296 as candidate oncogenes in bladder   cancer. Sci Rep. 2017. V. 7. No. 1. P. 395. https://doi.org/10.1038/s41598-017-00327-0.

2. Lee B.H. “Comprehensive transcriptional analysis of early-stage urothelial carcinoma.” Hedegaard J, Lamy P et al. Cancer Cell. 2017 Jul 11;30(1):27–42,Urologic Oncology: Seminars and Original Investigations, Volume 35, Issue 9, 2017, Pages 576-577, ISSN 1078- 1439.

3. Ding W, Gou Y, Sun C, et al. Ki-67 is an independent indicator in non-muscle invasive bladder cancer (NMIBC); combination of EORTC risk scores and Ki-67 expression could improve the risk stratification of NMIBC. Urol Oncol. 2014;32:42.e13–9

4. Stec R, Cierniak S, Lubas A, Brzóskowska U, Syryło T, Zieliński H, Semeniuk-Wojtaś A. Intensity of Nuclear Staining for Ki-67, p53 and Survivin as a New Prognostic Factor in Non- muscle Invasive Bladder Cancer. Pathol Oncol Res. 2020;26:1211–1219.

5. Semeniuk-Wojtaś A, Lubas A, Cierniak S, et al. Selected protein expression in a new prognostic model for patients with non-muscle-invasive bladder cancer. J Cancer Res Clin Oncol. 2020;146:2099–2108

6. Yang F., Huang W., Li Y., Liu S., Jin M., Wang Y., Jia L., Gao Z. Anti-tumor effects in mice induced by survivin-targeted siRNA delivered through polysaccharide nanoparticles. Biomaterials. 2013;34:5689–5699. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.03.047

7. Ferrario A., Luna M., Rucker N., Wong S., Lederman A., Kim J., Gomer C. Targeting Survivin Enhances Chemosensitivity in Retinoblastoma Cells and Orthotopic Tumors. PLoS ONE. 2016;11:e0153011. doi: 10.1371/journal.pone.0153011

8. Groner B., Weiss A. Targeting survivin in cancer: Novel drug development approaches.

9. BioDrugs. 2013;28:27–39. doi: 10.1007/s40259-013-0058-x

10. Chen L., Liang L., Yan X., Liu N., Gong L., Pan S., Lin F., Zhang Q., Zhao H., Zheng F. Survivin Status Affects Prognosis and Chemosensitivity in Epithelial Ovarian Cancer. Int. J. Gynecol. Cancer. 2013;23:256–263. doi: 10.1097/IGC.0b013e31827ad2b8

11. Stauber R.H., Mann W., Knauer S. Nuclear and Cytoplasmic Survivin: Molecular Mechanism, Prognostic, and Therapeutic Potential. Cancer Res. 2007;67:5999–6002. doi: 10.1158/0008- 5472.CAN-07-0494

12. Paduano F., Villa R., Pennati M., Folini M., Binda M., Daidone M.G., Zaffaroni N. Silencing of survivin gene by small interfering RNAs produces supra-additive growth suppression in combination with 17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin in human prostate cancer cells. Mol. Ther. 2006;5:179–186. doi: 10.1158/1535-7163.MCT-05-0132.

13. Bullwinkel J, Baron-Luhr B, Ludemann A, Wohlenberg C, Gerdes J, Scholzen T. Ki-67 protein is associated with ribosomal RNA transcription in quiescent and proliferating cells. J Cell Physiol 2006;206:624-35

14. Слепов Е.В., Башмакова Е.Е., Панамарев Н.С. и др. Белок сурвивин как перспективный маркер диагностики и лечения злокачественных новообразований. Эффективная фармакотерапия. 2021. Т. 17. № 2. С. 58-63. DOI 10.33978/2307-3586-2021-17-2-58-63.N UBJKSU.

15. Солодкий В.А., Станоевич У., Боженко В.К., Захаренко М.В., и др. Скрининг колоректального рака: прошлое, настоящее, будущее., 2020 г.

Журнал Вестник Российского научного центра рентгенорадиологии
Учредители Российский научный центр рентгенорадиологии
eISSN 1999-7264

Последнее на канале

photo
Подкаст
Линдовер. Как не пожалеть о своих тренировках в молодости? Лучшие способы набора и снижения веса.
photo
Онкология
Как правильно относиться к онкологии. Как избежать? Методы обследования, чего бояться, а чего нет
photo
Тестестерон
10 признаков низкого тестостерона. На что важно обратить внимание.